基于射频收发芯片CC1100的TPMS

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        引言

       汽车工业的发展带动汽车配备用品行业的发展和技术升级。其中,继安全气囊、ABS(防抱死制动系统)后,国际汽车领域出现的TPMS(汽车胎压检测系统),被誉为新一代汽车高科技安全配备用品。

       在汽车的高速行驶过程中,轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的,也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计,在高速公路上发生的交通事故有70%~80%是由于爆胎引起的。怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。据有关专家分析,保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。

       国外自20世纪70年代末开始研究轮胎气压监测装置,归纳起来,主要分为两种类型:一种是基于车轮速度的(间接式);另一种是基于压力传感器的(直接式)。现在美国及欧洲一些国家已将TPMS作为汽车必装设备。我国TPMS的研究虽然起步较晚,但在2003年11月24日颁布的国家标准--《机动车运行安全技术条件(征求意见稿)》中,对安装轮胎压力检测装置作出了说明,可见我国已开始重视TPMS的发展。

       本文提出的TPMS采用模块化的设计,规范化的编程,其核心部分是将采集到的温度压力数据通过无线方式进行发送和接收。利用Chipcon公司生产的无线收发芯片CC1100能很好地解决这一问题,它支持ZigBee无线网络技术,功耗低,无需申请频点,传输可靠。 1轮胎工作特性及TPMS技术要求

      轮胎由橡胶和骨架材料制成,装于轮胎毅的外侧,支承汽车重量,吸收和缓和冲击与振动,并使汽车与地面保持良好的附着性能,从而有效地传递汽车的驱动力矩或制动力矩。轮胎的工作特性对汽车的安全行驶影响很大。

       影响轮胎正常工作特性的因素主要有:

     a)轮胎温度过高。由于环境气温过高,以及轮胎在高速旋转时与地面的摩擦,都有可能导致轮胎温度过高,从而使橡胶老化,缩短了轮胎的使用寿命。

     b)轮胎内部气压过大或欠压。当汽车负载过高或者温度过高而引起胎内气体膨胀时,都会导致轮胎内部气压过大而发生爆胎现象。

      c)轮胎漏气导致欠压,也会增大轮胎和地面的摩擦,不仅耗油,还会缩短轮胎的使用寿命。

      轮胎的机械性能主要是通过轮胎内部的温度和压力反映出来,因此,TPMS只要能够实时地检测到轮胎内部的温度和压力情况,就可以分析出轮胎的运行状况。

      由于TPMS发射系统处于轮胎的封闭状态中,因此,系统的主要技术要求如下:

     a)考虑到安装并采用纽扣电池供电等问题,采样发射端应体积小、功耗低。
     b)系统能识别本各采样发射端发来的温度、压力测量值。
     c)系统能滤除别的汽车发来的任何数据。
     d)接收端能对各采样发射端发来的温度、压力测量值实时显示,并能进行越限报警。

      2 TPMS原理与硬件设计

       2.1 TPMS的系统结构

       TPMS由采样发射模块和接收模块构成。采样发射模块安装在轮胎内,接收模块安装在车厢内。采样发射模块对压力传感器检测的气压和温度信号进行采样,由MCU(微控制单元)进行数据分析处理后送给射频发射电路,信号经调制后发射给接收模块。接收模块的解调电路将发射模块发射出来的射频信号放大解调后,将数字信号送给MCU。MCU作出相应的处理,如更新当前压力值、声光报警等,从而实现轮胎压力的显示和监控。由传感器、MCU、发射、接收等主要芯片组成的TPMS结构框图如图1所示。系统总体布局如图2所示。

 

 

      

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